Tepalų šalinimas

Visose operacijose, kuriomis apdirbamos detalės, ant paviršiaus pasilieka įvairūs teršalai. Pašalinis sluoksnis, sudarantis vos tūkstantąją mikrono dalį, labai pablogina dangos sukibimą su metalu, o teršalų sluoksnio storiui didėjant, sukibimas mažėja beveik geometrine progresija. Nuo paviršiaus švarumo labai priklauso fosfatinės dangos, o kartu ir dažymo kokybė.
Ant metalo paviršiaus esantys teršalai gali būti labai įvairios kilmės ir turėti skirtingas savybes. Terminės nuodegos, korozijos produktai, sulfidinės ir oksidinės plėvelės susidaro ant metalo paviršiaus dėl jo sąlyčio su aplinka ir yra tvirtai su juo surišti cheminiais ryšiais. Tokius teršalus kaip riebalai, konservaciniai tepalai, poliravimo bei abrazyvinių pastų, tepimo-aušinimo emulsijų liekanas ant metalo paviršiaus laiko adhezijos jėgos. Antrojo tipo teršalai šalinami riebalų šalinimo procese, kurio metu suardomos adhezijos jėgos.
Riebalų šalinimo operacijos paskirtis pašalinti nuo metalo paviršiaus organinės ir mineralinės kilmės riebalinius bei įvairius kietus (smulkias metalines ir mineralines dulkes), kurie prikibę prie plono riebalinio sluoksnio, nuo metalo paviršiaus.
Riebalinių teršalų valymo nuo detalių paviršiaus būdą apsprendžia teršalų kilmė. Mineralinės kilmės tepalai, prie kurių priskiriamos poliravimo pastos, konsistenciniai tepalai, mineralinės alyvos, netirpsta vandenyje, jų pašalinimui daugiausiai naudojami specialūs organiniai tirpikliai. Augalinės arba gyvulinės kilmės riebalai praktiškai netirpsta vandenyje, tačiau sąveikauja su vandeniniais šarmų ir šarminių metalų druskų tirpalais sudarydami vandenyje tirpius muilus.
Organiniai tirpikliai toksiški, juos naudoti galima tik specialioje įrangoje ir laikantis atitinkamų darbų saugos taisyklių. Nederėtų naudoti gaisrui pavojingų tirpiklių, tokių kaip benzinas ir žibalas.
Šarminiai tirpalai, sąveikaudami su gyvulinės ir augalinės kilmės riebalais juo pašalina nuo metalo paviršiaus. Nors mineralinės alyvos reakcijoje ir nedalyvauja, tačiau tam tikromis sąlygomis veikiamos šarminiais tirpalais gali sudaryti vandenines emulsijas, o tai palengvina jų pašalinimą nuo metalo paviršiaus. Į šarminį tirpalą įvedus paviršinio aktyvumo medžiagų (PAM) galima sustiprinti emulguojantį poveikį ir, tuo pačiu, suaktyvinti poveikį mineralinės kilmės riebaliniams teršalams. Veikiant karštu šarminiu tirpalu, kuriame yra emulgatorių ir tirpalo – oro bei tirpalo – kietojo kūno (teršalo) ribose paviršiaus įtempį mažinančių medžiagų, suardoma riebalinė plėvelė, sumažėja jos storis, susidaro atskiri tepalo lašeliai, kurie atitrūksta nuo metalo paviršiaus. Tuo pat metu atsiskiria ir smulkūs mechaniniai teršalai.
Paprastai vandeniniuose riebalų šalinimo tirpaluose būna 2 – 4 šarminės druskos ir 1 – 3 PAM. Galvanotechninėje literatūroje kartais nurodoma, kad šarminai komponentai – šarmas, kalcinuota soda, fosfatai, silikatai. šarmai ir šarminių metalų druskos apmuilina augalinės ir gyvulinės kilmės riebalus t.y. paverčia juos vandenyje tirpiu muilu. Teoriškai tai tiesa, tačiau praktiškai tokio teiginio klaida yra tame, jog neatsižvelgiama į laiko faktorių. Apmuilinimo procesas yra labai ilgas. Netgi intensyviai verdant vandeninį šarmo tirpalą ir išlydytus riebalus susidaro dvi tarpusavyje nesimaišančios fazės, ir cheminė reakcija tarp jų vyksta ypatingai lėtai, keletą valandų. Taigi netgi tuomet, kai cheminis riebalų šalinimas trunka 0,5 – 2 val, vargu ar galima tikėtis pastebimo riebalų apmuilinimo. Be to, vyraujantys teršalai – mineralinės alyvos – nesimuilina jokiomis sąlygomis. Fosfatai minkština vandenį, taip palengvina susidarančių tirpių kalcio ir magnio fosfatų dispergavimą ir neleidžia joms pakartotinai nusėsti. Be to, fosfatai gerina tirpalų plaunamąsias savybes ir jų putojimą. Gebėjimas gerinti putų susidarymą mažėja nuo metafosfato link poli- ir pirofosfatų. Ta pačia seka mažėja fosfatų aktyvumas kalcio jonų atžvilgiu. Einant nuo metafosfato link poli- ir pirofosfatų metalų korozija stiprėja.
Sėkmingam detalų plovimui ne mažą reikšmę turi greitas riebalų šalinimo tirpalo ir teršalų nuplovimas nuo detalės paviršiaus. Lengviausiai nusiplauna fosfatų tirpalai, po to seka silikatų tirpalai, o blogiausiai plaunasi kalcinuotos sodos ir natrio šarmo tirpalai. Geriausias iš išvardintų medžiagų emulguojančias savybes turi silikatai, kurie taip pat skatina smulkių mechaninių teršalų atsiskyrimą ir jų koaguliavimą.
Silikatai gali ant metalų (ypač cinko ir aliuminio) paviršiaus sudaryti ploną plėvelę, saugančią metalą nuo korozijos. Tačiau jei metalas toliau turi būti fosfatuojamas ir dažomas, šią plėvelę būtina pašalinti, kad ji netrukdytų tvirtam dangos sukibimui su metalu.
Pastaraisiais metais atlikti tyrimai ir darbo pramonėje patirtis įrodė ir patvirtino, jog riebalų šalinimo procese nedideli PAM priedai vaidina labai svarbų vaidmenį. Galima sakyti, kad PAM priedai turi lemiamos įtakos riebalų šalinimo procesų intensyvinimui, paviršiaus valymo kokybės gerinimui, tirpalų ekonomiškumo didinimui, o eilėje atvejų leidžia visiškai atsisakyti toksiškų ir gaisrui pavojingų organinių tirpiklių.
Palankus PAM poveikis susijęs su tuo, kad paviršinio aktyvumo medžiagos mažindamos tarpfazinę paviršiaus įtemptį, gerindamos metalo paviršiaus drėkinamumą, disperguodamos kietus ir emulguodamos skystus teršalus, gerindamos putojimo savybes sukuria sąlygas greitam ir efektyviam riebalų ir kai kurių kitokių teršalų pašalinimui.
Nedidelis PAM priedas į šarminį tirpalą taip aktyvuoja riebalų šalinimą ir plovimą, jog tampa įmanoma kokybiškai nuvalyti paviršių tuo pat metu sumažinus mineralinių tirpalo komponentų koncentraciją.
Šiuolaikinės PAM skirstomos į tokias klases: kationinės, nejoninės ir anijoninės. Katijoninėms PAM priskiriamos pirminių, antrinių ir tretinių aminų druskos, ketvirtinių aminų bazės ir kai kurie kiti junginiai. Jie nepasižymi geromis plaunamosiomis savybėmis.
Nejoninės PAM (skirtingai nuo anijoninių) savo sudėtyje neturi hidrofilinės druskas sudarančios grupės ir vandeniniuose tirpaluose nedisocijuoja. Joms priskiriamas poliglikolio esteris. Šios grupės PAM patvarios šarminėje, neutralioje ir rūgštinėje terpėje.
Anijoninės PAM vandenyje disocijuoja išskirdamos neigiamą krūvį turintį organinį joną. Šiai grupei priskiriami karboksirūgščių muilai, alkilsulfatai, alkilarilsulforūgštys. Anijoninės PAM plačiai naudojamos riebalų šalinimo tirpaluose.
Pagrindiniai vandeninio valymo tipai yra purškimas dideliu slėgiu ir panardinimas. Nedidelių detalių valymui paprastai naudojamas rankinis purškimas arba panardinimas; didelių detalių valymui – automatinis purškimas arba panardinimas. Purškimo, panardinimo ar jų kombinacijos pasirinkimą nulemia valomas gaminys.
Dideli, gremėzdiški, santykinai nedidelio tūrio gaminiai dažnai valomi rankiniu būdu. Panardinimo būdas pasirenkamas sudėtingos formos gaminiams, kur reikia išvalyti gilumines, sunkiai prieinamas zonas.
Stiprūs šarminiai tirpalai gali būti naudojami plieno valymui, tačiau cinkas, magnis ir aliuminis su šarminiais tirpalais energingai reaguoja. Santykinai švelnūs šarminiai PAM tirpalai naudojami daugeliui metalų. Iš principo, kuo stipresnis šarmas, tuo greičiau pašalinami teršalai ir tuo geriau jie disperguojami valymo tirpale. Visais atžvilgiais valymui ir dispergavimui reikalingas tik pakankamas šarmingumas; padidintas šarmingumas lemia blogą nuplovimą, o geras valymo tirpalo nuplovimas turi lemiamą reikšmę dažymui.
Greta natrio šarmo, kaip pagrindinio šarmingumą sudarančio komponento, tipiniai riebalų šalinimo tirpalai turi sintetinių PAM ir muilų. Šie preparatai dažnai turi putojimą mažinančių priedų, taip pat gali turėti specialių vandens kietumą mažinančių medžiagų. Kartais valymui pagreitinti dedama alkoholių ar glikolinių tirpiklių. Kaip taisyklė, nejoninės PAM yra efektyvesnės nei dažniausiai naudojamos anijoninės PAM. Nejoninės PAM yra brangesnės, tačiau dirba santykinai žemesnėse temperatūrose ir mažiau putoja.
Valymą taip pat pagerina dviguba riebalų šalinimo sistema, arba riebalų šalinimas-plovimas-riebalų šalinimas-plovimas, arba 2 x riebalų šalinimas-2 x plovimas. Pirmojoje sistemoje pirmasis riebalų šalinimo tirpalas pašalina pagrindinę teršalų dalį, o antrasis gali papildyti pirmąjį. Kadangi būtinas švarus nuplovimas, antrąją sistemą reikėtų laikyti geresne. Abiejose sistemose svarbų vaidmenį vaidina plovimo vandens kokybė.
Šalinant riebalus panardinimo būdu, tirpalas pasiekia visus paviršius, tačiau jis valo ne taip greitai, kaip purškimo būdu ir dažnai reikalauja didesnės koncentracijos riebalų šalinimo tirpalo. Kai kuriais atvejais naudojami silikatų turintys riebalų šalinimo tirpalai.
Dauguma vandeninių riebalų šalinimo tirpalų dirba 50 – 70ºC temperatūroje. Visų tipų riebalų šalinimo tirpalai geriau dirba karšti nei šalti. Riebalų šalinimo tirpalo ir plovimo vandens temperatūra turėtų būti suderinta su fosfatavimo tirpalo temperatūra. Pirmoji valymo stadija paprastai atliekama aukštoje temperatūroje, sekančiose stadijose temperatūra palaipsniui mažinama, iki pasiekia fosfatavimo tirpalo temperatūrą.
Tęsiant mintį, reikia paminėti, kad yra ir kitas, ne mažiau svarbus, valymo proceso aspektas. Lemiamą reikšmę turi nuplovimas po riebalų šalinimo; pavyzdžiui, blogai nuplautas šarminis riebalų šalinimo tirpalas gali trukdyti po jo sekantį fosfatavimą sudarydamas stambius fosfatų kristalus ir sudarydamas zonas, kuriose išvis nesusidaro fosfatinė danga. Fosfatavimo chemikalai yra teršiami, kadangi jie reaguoja su šarmais ir sudaro netirpų dumblą. Atsiranda papildomos išlaidos, kadangi tą dumblą reikia apdoroti. Paviršiaus aktyvių medžiagų tirpalus prieš dažymą būtina gerai nuplauti. Tačiau jie dažnai yra sunkiai nuplaunami ir gali bloginti fosfatinės dangos kokybę.
Plovimo efektyvumui didelės įtakos turi vandens kiekis, kokybė ir temperatūra. Paprasčiausias plovimo vandens kokybės patikrinimas – ištekančio paskutinio plovimo vandens elektros laidumo matavimas. Didelis plovimo vandens elektros laidumas ar ant paviršiaus matomos dėmelės rodo prastą nuplovimą. bendras ištirpusių medžiagų kiekis turi būti minimalus. Siekiant sumažinti didelį laidumą, gali prisireikti trumpo nuplovimo dejonizuotu vandeniu po paskutinio plovimo normaliu vandeniu.